全 文 :*通讯作者,liuyang430209@163.com
收稿日期:2015-03-10;修回日期:2015-05-11
基金项目:农业科技成果转化项目;国家牧草产业技术体系
(CARS-35-34);动物胚胎工程及分子育种湖北省重点实验室开放课
题其他类(2013ZD200~299)
作者简介:田宏(1978- ),女,陕西省周至县人,副研究员,硕士,
2004年毕业于甘肃农业大学,主要从事草种质资源收集、保护和育
种工作,已发表相关论文35篇,出版专著1部,参编9部,E-mail:
thdzq@126.com.
文章编号:1673-5021(2015)04-0108-06
行距和播量对江夏扁穗雀麦鲜草
和种子产量的影响
田 宏,刘 洋*,张鹤山,蔡 化,熊军波
(湖北省农业科学院畜牧兽医研究所/湖北省动物胚胎工程及分子育种重点实验室,湖北 武汉 430209)
摘要:采用二次通用旋转组合设计,研究行距和播种量对江夏扁穗雀麦鲜草和种子产量的影响。结果表明,行
距和播种量对江夏扁穗雀麦鲜草产量影响显著,在一定范围内鲜草产量随播种量的增加呈先增后减趋势,但与行距
呈极显著负相关;种子产量主要受栽培行距的影响,其随着行距的增加表现为下降趋势;在行距20cm、播种量22.5
~30.0kg/hm2 栽培条件下鲜草产量最高;在行距20~30cm、播种量15.0~30.0kg/hm2 时种子产量相对较高。
关键词:行距;播种量;扁穗雀麦;鲜草产量;种子产量
中图分类号:S544.9 文献标识码:A
江夏扁穗雀麦(Bromus cartharticus Vahl.cv.
Jiangxia))是湖北省农业科学院畜牧兽医研究所经
近十年栽培驯化培育的牧草新品种,2012年通过国
家牧草品种审定委员会审定。该品种冬季青绿,生
长速度快,再生性强,营养期粗蛋白质含量16.5%,
年可刈割3~5次,鲜草平均产量51609kg/hm2,是
长江流域及以南地区冬春缺草季节优良的供青牧
草。目前,关于扁穗雀麦的研究不多,仅见于种子特
性[1]、抗逆性[2]、草地建设[3~4]和适应性[5]等方面,
尤其在扁穗雀麦高产栽培技术方面研究更少。
二次通用旋转组合设计,一方面保留了回归正
交设计的优点,即试验次数少、计算简单、部分地消
除了回归系数的相关性,即牺牲部分的正交性而获
得了旋转性;另一方面,有助于克服回归正交设计中
二次回归预测值的方差依赖于试验点在因子空间中
位置的缺点。因此,该方法在牧草抗逆性评价、施用
肥料效果和混播草地优化组合模式研究中广泛应
用[6~7]。本研究以江夏扁穗雀麦的鲜草产量和种子
产量为指标,采取二次通用旋转组合设计对播种行
距和播种量进行优化,为江夏扁穗雀麦在实际生产
中的推广利用提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验设在湖北省武汉市江夏区金水闸畜牧所牧
草种质资源圃,位于东经114°10′、北纬30°18′,海拔
25.7~31.3m,属亚热带湿润季风气候。年均温16.
7℃,年降水量1277mm,无霜期210~250d。土壤
瘠薄粘重,结构性差,保水、保肥能力差。pH5.6,呈
酸性,含有机质1.86%,碱解氮91.8mg/kg,有效
磷20.0mg/kg,有效钾128mg/kg。
1.2 试验材料
试验材料为江夏扁穗雀麦,2012年通过国家草
品种审定委员会审定,登记号为445。
1.3 试验设计
试验运用二因素(播种量、播种行距)二次通用
旋转组合设计,各因素上下限及零水平设计见表1。
播前施豆饼750kg/hm2 和复合肥450kg/hm2,旋
耕,耙平待播。按照设计共有13个处理,处理小区
面积8m2(2m×4m),各小区间距60cm,6次重复,
表1 行距和播种量两因素水平编码
Table 1 Experiment codes for levels of row space
and seeding rate
处理水平
Level
编码Code 因素Factors
X1 X2
行距(cm)
Row space
播种量(kg/hm2)
Seeding rate
+r 1.414 1.414 60 37.5
+1 1.000 1.000 50 30.0
0 0 0 40 22.5
-1 -1.000 -1.000 30 15.0
-r -1.414 -1.414 20 7.5
801
第37卷 第4期
Vol.37 No.4
中 国 草 地 学 报
Chinese Journal of Grassland
2015年7月
Jul.2015
其中3个重复用于测定牧草产量,3个重复用来测
定种子产量。按不同播种量和行距进行,播种时间
为2012年9月17日。
1.4 测定方法
牧草测产组第一次刈割标准为分蘖期,植株绝
对高度约30cm,之后刈割标准稍高,当株高达40cm
左右时进行,留茬高度5~8cm,产草量包括第一次
刈割的产量和再生草产量;种子测产组在小区70%
~80%植株种子成熟时进行收获。
1.5 数据分析
采用DPS v7.05数据处理软件进行二次通用
旋转组合试验设计,以鲜草产量和种子产量为评价
指标建立数学模型,对试验数据进行统计分析。
2 结果与分析
2.1 数学模型的建立与检验
二次通用旋转试验方案及试验结果见表2。由
此可知,所选不同因素水平种植江夏扁穗雀麦,其鲜
草产量和种子产量差异较大,其中鲜草产量在
32961.10~61149.10kg/hm2 之间,而种子产量在
不同处理下差异相对较小,其最高产量是最低值的
1.35倍。
表2 二次通用旋转组合设计试验方案和结果
Table 2 Quadratic general rotary design for testing program and the results
处 理
Treatments
X1 X2
行距(cm)
Row space
播种量
(kg/hm2)
Seeding rate
鲜草产量
(kg/hm2)
Fresh yield
种子产量
(kg/hm2)
Seed yield
1 1 1 50 30.0 47956.57 1616.31
2 1 -1 50 15.0 32961.10 1553.61
3 -1 1 30 30.0 55337.26 1855.76
4 -1 -1 30 15.0 43491.74 1866.10
5 -1.4142 0 20 22.5 61149.10 1973.15
6 1.4142 0 60 22.5 38559.30 1456.89
7 0 -1.4142 40 7.5 36702.38 1638.65
8 0 1.4142 40 37.5 41722.89 1667.33
9 0 0 40 22.5 53705.58 1601.63
10 0 0 40 22.5 48498.94 1697.68
11 0 0 40 22.5 48413.22 1795.56
12 0 0 40 22.5 46425.72 1514.26
13 0 0 40 22.5 53986.10 1642.15
利用DPS软件对牧草鲜草产量与行距、播种量
两因素进行分析,得到二次回归模型为:Y1 =
50205.91199-6232.26648X1+4242.63297X2-
75.04345X21-5395.82613X22+787.48750X1X2。根
据试验结果进行方差分析,结果见表3。
表3 鲜草产量试验结果方差分析
Table 3 Variance analysis of fresh yield
变异来源
Variation
sources
平方和
SS
自由度
DF
均方
MS
偏相关
Partial
correlation
F值
F value
P值
P value
X1 310729158.51 1 310729158.51 -0.8487 18.0331 0.0038
X2 143999473.96 1 143999473.96 0.7377 8.357 0.0233
X21 39175.79 1 39175.79 -0.018 0.0023 0.9633
X22 202538700.76 1 202538700.76 -0.7917 11.7543 0.011
X1X2 2480546.25 1 2480546.25 0.142 0.144 0.7156
回归 662545662.75 5 132509132.55 F2=7.69014 0.0196
剩余 120617349.99 7 17231050.00
失拟 73662502.99 3 24554167.66 F1=2.09173 0.1898
误差 46954847.00 4 11738711.75
总和 783163012.74 12
901
田 宏 刘 洋 张鹤山等 行距和播量对江夏扁穗雀麦鲜草和种子产量的影响
由表 3 可知,Y1 回归方程失拟检验 F1=
2.09172<F0.05(3,4)=6.59不显著,说明未知因素
对试验结果干扰很小;显著性检验F2=7.69014>
F0.05(5,7)=3.97显著,说明模型的预测值与实测
值拟合很好。回归显著,拟合不足不显著,故上面给
出的二次回归模型是合适的。对回归系数进行显著
性检验,经分析得出X1 差异达极显著(p<0.01)水
平,X2、X22 达显著水平(p<0.05),X12 和X1X2 差
异均未达显著水平。剔除α=0.10的不显著项后得
回归方程 Y1=50205.91199-6232.26648X1+
4242.63297X2-5395.82613X22。
以种子产量为目标函数,利用通用旋转组合设
计进行分析,得到二次回归模型为:
Y2=1650.25600-160.25524X1+11.61496X2
+42.11700X12+11.10200X22+18.26000X1X2。
根据试验结果进行方差分析,结果见表4。
表4 种子产量试验结果方差分析
Table 4 Variance analysis of seed yield
变异来源
Variation
sources
平方和
SS
自由度
DF
均方
MS
偏相关
Partial
correlation
F值
F value
P值
P value
X1 205453.9 1 205453.9 -0.8945 28.0318 0.0011
X2 1079.258 1 1079.258 0.1435 0.1473 0.7126
X12 12339.77 1 12339.77 0.4403 1.6836 0.2356
X22 857.422 1 857.422 0.1282 0.117 0.7424
X1X2 1333.71 1 1333.71 0.1592 0.182 0.6825
回归 220429.3 5 44085.85 F2=6.01501 0.0328
剩余 51305.16 7 7329.308
失拟 7017.761 3 2339.254 F1=0.21128 0.8855
误差 44287.4 4 11071.85
总和 271734.4 12
由表 4 可知,Y2 回归方程失拟检验 F1=
0.21128<F0.05(3,4)=6.59不显著,说明未知因素
对试验结果干扰很小;显著性检验F2=6.01501>
F0.05(5,7)=3.97显著,说明模型的预测值与实测
值拟合很好。回归显著,拟合不足不显著,故上面给
出的二次回归模型是合适的。对回归系数进行分析
得出,X1 差异达极显著水平(p<0.01),其余 X2、
X12、X22 和X1X2 均未达显著水平;剔除α=0.10的
不显 著 项 后 得 回 归 方 程 Y2 =1650.25600-
160.25524X1。
2.2 主因子效应分析
设计中各因素经无量纲线性编码处理,且各一
次项回归系数间与交互项、平方项的回归系数都是
不相关的,因此可以从建立的回归方程的偏回归系
数绝对值大小判断因子的重要程度,系数的正负表
示因子效应作用的方向[8]。因此可以看出,因子X1
(行距)对鲜草产量和种子产量的影响是负效应,而
X2(播种量)的影响是正效应,且X1 系数大于X2,说
明行距对鲜草产量和种子产量的影响较播种量更大
些。
2.3 单因素效应分析
根据试验结果对单因素进行效应分析,令其中
一个因素处于零水平,可以看出另外一个因素对牧
草产量和种子产量的影响。结果见图1和图2。由
图1可知,X1 对Y1 的影响较大,且随着X1 增加Y1
逐渐减少,当 X1 的试验水平为1.414(即行距为
60cm)时牧草产量仅为41392kg/hm2。X2 对Y1 的
影响与之不同,当试验水平在-1.414与0.5之间
时,Y2 值逐渐增加,随后随着编码值的增大反而下
降。由图2可知,Y2 仅与X1 相关,且随着其取值的
增加而减少。
2.4 交互效应分析
由表3和表4可知,X1 和X2 两因素对江夏扁
穗雀麦鲜草和种子产量的交互项偏回归系数均未达
显著水平,即各因素间的交互作用不显著,因此本研
究在此不作分析。
2.5 最佳播种条件的选择
由于本试验只存在单因素效应,所以根据行距和
播种量两因素对鲜草产量的影响可以得出:当行距在
-1.414水平(即20cm)、播种量处0~1水平(即22.5
~30.0kg/hm2)时,可获得江夏扁穗雀麦鲜草产量的
最大值;对于种子产量而言,两因素不存在交互作用,
但行距在-1~-1.414水平(即20~30cm)、播种量
在15.0~30.0kg/hm2 时,产量均相对较高。
011
中国草地学报 2015年 第37卷 第4期
图1 各单因子与鲜草产量的关系
Fig.1 The relationship between experimental factors and fresh yield
图2 各单因子与种子产量的关系
Fig.2 The relationship between experimental factors and seed yield
3 讨论
3.1 播量和行距对江夏扁穗雀麦牧草产量的影响
植物的种植密度在很大程度上影响群体结构,
而合理的群体结构与作物的产量密度相关,其通过
内部小气候因子和土壤微环境的变化显著影响作物
产量,适宜的密度可最大限度地利用水、肥、光、热和
空间,从而获得高产[9]。本研究结果表明,江夏扁穗
雀麦鲜草产量与播种量呈显著正相关,播量在7.5
~30.0kg/hm2 范围内牧草产量表现出逐渐增加的
趋势,但当播量增加到37.5kg/hm2 时产量降低;
而在20~60cm的栽培行距范围内,鲜草产量与之
呈极显著负相关。张建波等[10]在研究扁穗雀麦在
梨园中种植也得出同样结论,即在较高播种量下牧
草产量大于低播种量,在同一播种量水平下行距小
的产量最高。植物一般在较低播量下个体发育相对
较好,但因基础苗稀少总体生物产量仍相对较低;而
高播量又会造成群体通风透光差,尤其在南方雨水
较多条件下植株重心增高、倒伏指数增加,造成产量
减少现象,牧草随种植密度的增加产量表现先增后
减的趋势在垂穗披碱草、紫花苜蓿、红三叶等植物中
也普遍存在[11~13]。
3.2 播量和行距对江夏扁穗雀麦种子产量的影响
牧草种子的产量是种子生产的首要问题,而合
理的植株密度是种子田高产的基础,行距和播种量
则是调控田间植株密度的主要方式。朱振磊等[14]
在3个不同地区同时进行的试验中发现,在无芒雀
麦种子生产中,同一地区行距是影响其产量的主要
因素,播种第2年的30cm行距种子产量显著高于
50cm、70cm和90cm的处理,播种量对种子产量没
有显著影响。这与本试验中江夏扁穗雀麦种子产量
与播种量的变化相关性不显著而与行距变化呈极显
著负相关相一致。在种子生产时,宽行距固然有利
于植株个体良好发育,通过植株有效分枝数、花序
数、单穗籽粒数等来影响种子产量,但并非宽行距就
一定优于窄行距,研究表明虉草种子产量随行距增
加而下降,30cm 行距种子产量分别比50cm 和
70cm 行距高 23.61% 和 33.87%,且差异极显
111
田 宏 刘 洋 张鹤山等 行距和播量对江夏扁穗雀麦鲜草和种子产量的影响
著[15~16](P<0.01)。韩云华等对紫羊茅连续三年的
种子产量测定中也发现,30cm的小行距下种子产量
最高,随着行距的增大实际种子产量和潜在种子产
量均出现显著下降[17]。对禾本科牧草而言,种子产
量与单位面积分蘖数、单位面积生殖枝数、每生殖枝
的小穗数、每小穗的小花数、每小穗的种子数、每花
序的种子数、每花序的种子重及千粒重这些因素有
着密切的关系。杨世忠等对扁穗雀麦单株性状与种
子产量的通径分析也发现,结实率、花序种子数和千
粒重是构成其种子产量的主要因子[18]。但在行距
和播种量的双重因素影响下,影响江夏扁穗雀麦种
子产量构成因子有哪些,在本试验中未进行深入研
究,这将是我们今后着重开展的工作。
4 结论
4.1 江夏扁穗雀麦鲜草产量受行距和播种量影响
较大,其中行距是主要因素,其次为播种量,但两者
之间不存在互作效应。行距与鲜草产量呈极显著负
相关,即在行距20~60cm范围内牧草产量随着行
距的增加而逐渐减少;但播种量对鲜草产量的影响
与之相反,播量在7.5~26.25kg/hm2 时牧草产量
逐渐增加,之后随着播种量的增加鲜草产量表现为
下降趋势。
4.2 在本试验设置的播种量范围内,扁穗雀麦种子
产量受其影响不显著,但与行距变化呈极显著负相
关,即随着行距的增加种子产量逐渐减少。
4.3 因本试验只存在单因素效应,为此根据行距和
播种量两因素影响得出,在行距20cm、播种量22.5
~30.0kg/hm2 时江夏扁穗雀麦鲜草产量最高,在
行距20~30cm、播种量15.0~30.0kg/hm2 时种子
产量相对较高。
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Effects of Row Space and Seeding Rate on Yields of Fresh
Forage and Seeds of Bromuscartharticuscv.Jiangxia
TIAN Hong,LIU Yang,ZHANG He-shan,CAI Hua,XIONG Jun-bo
(Institute of Poultry and Veterinarian,Hubei Academy of Agricultural Science,Key Laboratory
for Animal Embryo Engineering and Molecular Breeding of Hubei Province,Wuhan 430064,China)
Abstract:The effects of row space and seeding rate on yield of fresh forage and seeds of Bromus
cartharticusVahl.cv.Jiangxia by using quadratic general rotary design were studied in Hubei Province,
China.The results showed that the spacing and seeding rate significantly affected the fresh yield and it
showed the trend of increasing first and then decreasing with the increasing of seeding rate within a certain
range.But the fresh yield was significantly negatively correlated with the row space.Seed production was
mainly affected by the row space,which was decreased with the increasing of row space.The fresh yield
reached the highest under the row space of 20cm and seeding rate of 22.5to 30.0kg/ha.For seed produc-
tion,the proper row space and seeding rate were 20to 30cm and 15.0to 30.0kg/ha respectively.
Key words:Row space;Seeding rate;Bromus cartharticus Vahl;Fresh yield;Seeds yield
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田 宏 刘 洋 张鹤山等 行距和播量对江夏扁穗雀麦鲜草和种子产量的影响